本发明涉及热防护材料/结构技术领域。更具体地，涉及一种热防护材料/结构的调节固定装置及电弧风洞试验装置。
背景技术：
目前，国外航天大国均在大力开展高超声速飞行器的研制工作，对于外防热结构在使用条件下的试验评价需求也日趋急迫。外防热结构作为高超声速飞行器的关键技术之一，为保证飞行试验成功，必须开展完善的地面试验验证。电弧风洞试验主要考核材料耐受飞行环境高温气流的抗烧蚀性能，对高超声速飞行器热防护材料/结构考核具有重要意义。
现有的电弧风洞试验装置包括超声速喷射器、试验件固定装置和真空系统，进行电弧风洞试验时，气流经超声速喷射器的电弧加热流入超声速喷射器的混合室，在混合室与冷气进行掺混，经拉法尔喷管后，以高温、高速进入试验段，对试验段内固定于试验件固定装置上的试验件进行冲刷，并经后端管路(扩压器、冷却器等)进入真空系统，再由真空泵抽出排入大气。但受制于目前地面试验设备能力限制，现有试验件固定装置仅起到固定作用，无法实现对飞行器热防护材料/结构局部高状态热环境的模拟，使得热防护设计方案的可靠性无法验证，存在较大技术风险。
因此，需要提供一种热防护材料/结构的调节固定装置及电弧风洞试验装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种可提高对局部高压高温高剪环境的模拟能力，实现小功率风洞对局部高状态热环境模拟的热防护材料/结构的调节固定装置及电弧风洞试验装置。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明公开了一种热防护材料/结构的调节固定装置，包括转接工装、攻角调节块、底座、导流工装、试验件安装工装和诱导激波工装；
转接工装通过攻角调节块与底座的前端固定连接且转接工装与超声速喷射器的喷管的法兰盘螺栓固定连接；试验件安装工装的后部底面与底座的后部顶面固定连接；导流工装固定连接于试验件安装工装的中前部底面与底座的中前部顶面之间；热防护材料/结构作为试验件固定连接于试验件安装工装的中前部顶面；试验件安装工装的后部顶面与诱导激波工装的后部底面固定连接；
诱导激波工装的前缘半径、后掠角、侧压角，试验件安装工装的攻角，攻角调节块的夹角尺寸和诱导激波工装与试验件之间的缝隙尺寸共同实现试验过程中试验件表面流场状态的形成；导流工装用于对受喷管冷却影响的边界层低能流体进行导流。
优选地，热防护材料/结构作为试验件粘接或螺栓连接于试验件安装工装的中前部顶面。
优选地，试验件安装工装的后部底面与底座的后部顶面螺栓连接。
优选地，试验件安装工装的后部顶面与诱导激波工装的后部底面螺栓连接。
本发明还公开了一种电弧风洞试验装置，包括上述热防护材料/结构的调节固定装置
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案可使得地面功率较小的电弧风洞试验装置实现对高超声速飞行器飞行过程中外表面局部区域热防护材料/结构高热流、高剪切、高压力环境的模拟，有效降低试验成本、周期，提前释放风险，对高超声速飞行器外防热结构的性能评价具有重要意义。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；
图1示出热防护材料/结构的调节固定装置的装配示意图。
图2示出热防护材料/结构的调节固定装置的俯视图。
图3示出热防护材料/结构的调节固定装置的剖视图。
图4示出电弧风洞试验装置的装配示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1-3共同所示，本实施例提供的一种热防护材料/结构的调节固定装置包括转接工装101、攻角调节块102、底座103、导流工装104、试验件安装工装105和诱导激波工装106；
转接工装101通过攻角调节块102与底座103的前端固定连接且转接工装101与超声速喷射器的喷管的法兰盘螺栓固定连接；试验件安装工装105的后部底面与底座103的后部顶面固定连接(优选螺栓连接)；导流工装104固定连接于试验件安装工装105的中前部底面与底座103的中前部顶面之间；热防护材料/结构作为试验件40固定连接于试验件安装工装105的中前部顶面，以模拟在飞行器外表面的装配状态；试验件安装工装105的后部顶面与诱导激波工装106的后部底面固定连接(优选螺栓连接)；
诱导激波工装106的前缘半径、后掠角、侧压角，试验件安装工装105的攻角，攻角调节块102的夹角尺寸和诱导激波工装106与试验件40之间的缝隙尺寸共同实现试验过程中试验件40表面流场状态的形成。其中，攻角调节块102用于对喷管喷射的气体的来流状态与试验件40的夹角(即来流攻角)的调节，调节诱导激波工装106的前缘半径、后掠角、侧压角，试验件安装工装105的攻角，攻角调节块102的夹角尺寸和诱导激波工装106与试验件40之间的缝隙尺寸，可实现对试验件40表面流场状态的调节。导流工装104用于对受喷管冷却影响的边界层低能流体进行导流，避免该部分低能流体作用于试验件40表面，造成试验状态欠考核。
本实施例提供的热防护材料/结构的调节固定装置10的装配方式为：首先将试验件40与试验件安装工装105进行粘接或螺栓连接(试验件40为复合材料时采用粘接，试验件40为金属材料时采用螺栓连接)；然后将试验件安装工装105与诱导激波工装106、底座103进行固定连接以组合；再将转接工装101通过攻角调节块102与组合后的底座103的前端固定连接，最后通过转接工装101两侧的连接孔将组合完成的调节固定装置与超声速喷射器的喷管的法兰盘螺栓固定连接。
通过调节调节固定装置结构特征尺寸，具体为通过调节诱导激波工装106的前缘半径、后掠角、侧压角，试验件安装工装105的攻角，攻角调节块102的夹角尺寸和诱导激波工装106与试验件40之间的缝隙尺寸，实现对试验件40表面流场状态的调节，改变试验件40表面的热环境，可显著提高试验件40表面局部区域的热流、压力和剪切力的模拟效果。
如图4所示，本实施例提供的一种电弧风洞试验装置，包括上述热防护材料/结构的调节固定装置10、超声速喷射器20和真空系统30。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
还需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。